聚合物熔体结晶的相场方法及多尺度耦合算法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    12226352
  • 项目类别：
    数学天元基金项目
  • 资助金额：
    10.0万
  • 负责人：
    李强
  • 依托单位：
    扬州大学
  • 学科分类：
  • 结题年份：
    2023
  • 批准年份：
    2022
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2022 至2023

项目摘要

In the polymer processing process, the melt of crystalline polymer undergoes a transition from flow to crystallization. The flow-induced crystallization behavior is a key factor affecting the crystallization morphology and properties of products, but the mechanism of flow-induced crystallization is not very clear. In this project based on the coupled phase field-finite volume-lattice Boltzmann method, we will conduct the multi-scale modeling and computational research on the behavior for flow-induced polymer crystallization. Firstly, the immersed boundary-finite volume method is used to solve the governing equation for viscoelastic fluid and the polymer macroscopic flow is numerically simulated. Secondly, the phase field-immersed boundary-lattice Boltzmann method is used to simulate mesoscopic flow-induced crystallization growth, and the corresponding error analysis and accuracy test are provided. Finally, the macro-mesoscopic scale coupling will be realized by physical parameters, and the influence mechanism of macroscopic flow on mesoscopic crystallization behavior will be analyzed. The implementation of this project can not only enrich and deepen the understanding of the mechanism for flow-induced crystallization, but also provide the new numerical model and simulation programme for polymer crystallization behavior.
聚合物加工过程中，结晶性聚合物熔体将经历从流动到结晶的转变，流动诱导结晶行为是影响制品结晶形态并决定制品性能的关键因素，然而流动诱导结晶的机理尚不十分清楚。本项目基于耦合相场-有限体积-格子玻尔兹曼方法，对流动诱导聚合物结晶行为进行多尺度建模和计算研究。首先，采用浸入边界-有限体积法求解粘弹性流体控制方程，实现聚合物宏观流动的数值模拟。其次，采用相场-浸入边界-格子玻尔兹曼方法模拟介观流动诱导结晶生长，并给出相应的误差分析和精度检验。最后，通过物性参数实现宏-介观尺度的耦合，探析宏观流动对介观结晶行为的影响机理。本项目的实施不仅可以丰富和加深对流动诱导结晶机理的认识，而且可以为聚合物结晶行为提供新的计算模型和模拟方案。

结项摘要

本项目基于改进的相场模型及相应的多尺度耦合算法，对半结晶聚合物宏观流动和介观结晶行为进行多尺度建模和模拟研究。首先，采用浸入边界-有限体积方法求解粘弹性熔体控制方程，利用耦合水平集流体体积(CLSVOF)方法追踪熔体前沿界面，实现了宏观聚合物流动的数值模拟。其次，采用相场-浸入边界-格子玻尔兹曼方法模拟介观流动诱导结晶生长，实现了球晶和串晶生长的数值模拟。最后，以宏观模拟得到的速度和温度作为初始条件，实现了宏-介观尺度的耦合，探析了流动速度对介观结晶行为的影响机理。此外，给出了基于相场的水平集(PFLS)方法及其有限差分离散格式。数值结果表明，改进的相场模型及其耦合算法可以成功地模拟球晶和串晶的生长过程；流动对结晶形貌会产生显著影响，使得迎流方向的晶体部分生长得更快、更致密；界面追踪PFLS方法不仅具有水平集方法易于处理拓扑界面的能力，而且具有较好的质量守恒性。本项目的实施为聚合物结晶行为提供了新的计算模型和模拟手段，为下一步预测和优化制品的物理性能打下了坚实基础。项目负责人在访学期间，系统学习了改进的相场模型、多尺度耦合算法及高精度有限差分格式等方面的知识，完成了访学的内容和目标。

项目成果

期刊论文数量（3）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）

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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    刘涛;郭晓光;李强;康仁科;郭东明
  • 通讯作者：
    郭东明
农地流转对农村内部收入不平等的影响
  • DOI：
    10.13872/j.1000-0275.2022.0014
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    农业现代化研究
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
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  • DOI：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
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类水稻叶多尺度表面构筑与各向疏水性
  • DOI：
    10.1360/n972016-01335
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    科学通报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李晶;赵世才;李强;李红;张为;于化东
  • 通讯作者：
    于化东

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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